Un microb intestinal atrage atenția în cercetările despre insuficiența cardiacă
Un studiu recent publicat în revista Nature Cardiovascular Research sugerează că modificările microbiomului intestinal în insuficiența cardiacă sistolică cronică cauzată de cardiomiopatia nonischemică (NICM) sunt asociate cu severitatea bolii și îmbunătățirea clinică.
Cercetătorii au descoperit că Bifidobacterium, unele tulpini ale acestuia producând acid indol-3-propionic (IPA) în experimentele de laborator, ar putea juca un rol în insuficiența cardiacă. În special, o abundență mai mare de Bifidobacterium a fost asociată cu o boală mai ușoară și o stare funcțională îmbunătățită, în timp ce nivelurile circulante mai ridicate de IPA și producția prevăzută de butirat microbian au fost legate de măsuri mai ușoare ale insuficienței cardiace.
Pacienții cu insuficiență cardiacă experimentează o morbiditate considerabilă și un risc crescut de deces. Această afecțiune devine din ce în ce mai prevalentă, iar traiectoriile bolii variază, în timp ce mecanismele care stau la baza progresiei bolii rămân slab înțelese. Microbiomul intestinal contribuie la mai multe căi biologice, dar rolul său în insuficiența cardiacă cronică rămâne neclar. Cele mai multe studii anterioare au fost transversale, cu dimensiuni mici ale eșantionului și profiluri funcționale limitate.
În cadrul acestui studiu, cercetătorii au combinat profilarea multi-omică a microbiomului și gazdelor pentru a explora asocierea dintre microbiomul intestinal și rezultatele în insuficiența cardiacă sistolică cronică. Secvențierea metagenomică a probelor de scaun a dezvăluit compoziția microbiomului intestinal, în timp ce analiza abundenței diferențiale a identificat modificările microbiene asociate cu insuficiența cardiacă. Metabolomica a evaluat metabolitele derivate din microbiom, iar analiza de îmbogățire a setului de gene (GSEA) a identificat grupuri funcționale asociate cu insuficiența cardiacă.
Populația studiată a cuprins 59 de adulți cu insuficiență cardiacă cronică datorată NICM, înscriși între iulie 2018 și martie 2020, împreună cu 50 de participanți sănătoși din studiul integrat Personal Omics Profiling (iPOP). Pacienții cu cardiomiopatie ischemică primară, boli cardiace congenitale complexe, diabet tratat, boli avansate de rinichi sau ficat, tulburări autoimune, malignități active sau intervenții chirurgicale abdominale recente au fost excluși. Utilizarea recentă a probioticelor, antibioticelor, radiațiilor sau chimioterapiei a fost de asemenea exclusă. Pacienții cu NICM prezentau o fracție de ejecție ventriculară stângă (LVEF) redusă, dilatație LV ușoară până la moderată și disfuncție ventriculară dreaptă (RV) afectată. Cohorta de insuficiență cardiacă era, în general, bine compensată din punct de vedere clinic.
Analize longitudinale au fost efectuate pe un subset de pacienți. Douăzeci și șase de pacienți cu insuficiență cardiacă s-au întors pentru profilare multi-omică repetată și evaluare clinică după o medie de șase luni, în timp ce cercetătorii au obținut date de urmărire clinică pe termen lung pentru 51 de pacienți după o medie de 27 de luni. Aceste analize au identificat semnături ale microbiomului intestinal și caracteristici imune și metabolice legate de severitatea bolii și îmbunătățirea clinică.
Cercetătorii au evaluat rezultatele clinice pe baza transplantului cardiac, plasării unui dispozitiv de asistență ventriculară stângă (LVAD), îngrijirii paliative sau decesului. Au determinat îmbunătățirea clinică pe baza chestionarului Kansas City Cardiomyopathy Questionnaire (KCCQ-23), claselor funcționale New York Heart Association (NYHA) și LVEF. Pentru analiza de șase luni, îmbunătățirea a fost definită ca o scădere de cel puțin o clasă NYHA, o creștere a LVEF de cel puțin 5% sau o creștere a scorului general KCCQ de cel puțin cinci puncte. Au integrat datele de laborator, citokinele, microbiota și datele despre căile microbiene utilizând învățarea automată pentru a distinge pacienții cu insuficiență cardiacă de cei sănătoși.
În intestinul pacienților cu insuficiență cardiacă, diversitatea alfa și microbii antiinflamatori, inclusiv Bifidobacterium și microbii producători de SCFA, erau deficienți. Pacienții cu insuficiență cardiacă aveau, de asemenea, niveluri mai scăzute ale familiei Lachnospiraceae și generațiilor Anaerobutyricum, Anaerostipes, Blautia și Lachnospira comparativ cu grupul de control sănătos. Generația Prevotella și Sutterella, care au fost legate de răspunsurile pro-inflamatorii ale gazdelor, erau îmbogățite în rândul pacienților cu insuficiență cardiacă.
Analiza funcțională a arătat că căile asociate cu producția de SCFA, metan și L-arginină, precum și detoxifierea formaldehidei, erau reglate în jos în rândul pacienților cu insuficiență cardiacă. De asemenea, pacienții cu insuficiență cardiacă au arătat o îmbogățire a căilor implicate în generarea lipopolizaharidelor (LPS) pro-inflamatorii. Căile modificate de L-arginină și ornitină au fost legate de diferite interacțiuni microbiom-imunitate în insuficiența cardiacă. Aceste căi sunt implicate în funcția barierei intestinale, inflamație și producția de oxid nitric și poliamine, dar studiul nu a stabilit că modificările microbiomului au alterat direct producția lor sistemică.
GSEA a arătat o deficiență a căilor de detoxifiere a formaldehidei și fermentație, precum și o îmbogățire a celor asociate cu metabolismul lipidic și sinteza nucleotidelor purinice și de folat. Metagenomica a prezis o producție microbiană intestinală mai scăzută de propionat și butirat la pacienții cu insuficiență cardiacă. Concentrațiile SCFA circulante nu au diferit între grupurile cu insuficiență cardiacă și cele sănătoase. În general, profilul funcțional microbian intestinal în insuficiența cardiacă favoriza oxidarea lipidelor în detrimentul fermentației anaerobe a carbohidraților.
Numărul crescut de Bifidobacterium a fost legat de îmbunătățirea clinică, cu IPA identificat ca un posibil link mecanistic. Un subset din tulpinile testate de Bifidobacterium au produs IPA in vitro, în timp ce nivelurile circulante de IPA și activitatea căii pentozei fosfat non-oxidative au fost asociate cu o insuficiență cardiacă mai ușoară. O abundență mai mare de Bifidobacterium a fost asociată cu o dilatație ventriculară stângă mai mică și disfuncție ventriculară dreaptă, în timp ce îmbogățirea cu Butyricimonas și nivelurile crescute de L-kynurenină și acizi biliari conjugați, inclusiv acidul glicocholetic, au fost asociate cu insuficiență cardiacă severă și rezultate clinice slabe. De asemenea, căile de sinteză a guanozinei și adenosinei s-au corelat cu o severitate mai mare a insuficienței cardiace.
În urma evaluării, 12 pacienți cu insuficiență cardiacă au avut rezultate clinice slabe, în timp ce 14 indivizi au arătat îmbunătățiri
